InSAR原理

机载或星载SAR系统所获取的影像中每一像素既包含地面分辨元的雷达后向散射强度信息,也包含与斜距(从雷达平台到成像点的距离)有关的相位信息。将覆盖同一地区的两幅雷达图像对应像素的相位值相减可得到一个相位差图,即所谓干涉相位图( Interferogram)。这些相位差信息是地形起伏和地表形变(如果存在) 等因素贡献和的体现。InSAR正是利用这些具有高敏感特性的干涉相位信号来提取和分离出有用信息(如地表高程或地表形变)的,这一点与摄影测量和可见光、近红外遥感主要利用影像灰度信息来重建三维或提取信息是完全不同的。

InSAR(Interferometric synthetic aperture radar, InSAR)结合了合成孔径雷达成像技术和干涉测量技术,利用传感器的系统参数和成像几何关系等精确测量地表某一点的三维空间位置及微小变化。

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InSAR 可以分为3种测量模式:交叉轨迹干涉测量、顺轨迹干涉测量和重复轨迹干涉测量。InSAR 重复轨迹干涉测量的基本原理是:首先通过2副天线平行地对地面同一地物目标进行2次观测,获取2幅SAR复图像;再利用该目标与2副天线位置的几何关系,通过干涉处理复图像之间存在的相位差,生成干涉图;最后分析飞行平台、波束视向及基线之间的几何关系,即可得到地表的高程信息。

DInSAR:合成孔径雷达差分干涉测量技术(Differential InSAR, DInSAR)是以合成孔径雷达复数影像的相位信息获取地表变化信息的技术,是合成孔径雷达卫星应用的一个拓展。雷达图像的差分干涉图可用于监测厘米级或更微小的地球表面形变。

PSInSAR:针对常规DInSAR相位失相关和大气延迟影响,Ferretti提出了仅仅跟踪成像区域内雷达散射特性较为稳定的目标而放弃那些失相关严重的分辨单元的方法PSInSAR(permanent Scatterer InSAR)。这些目标(如地面建筑物的墙角或者屋顶,也可能是裸露的岩石)几乎不受失相关噪声影响,即使在多年时间间隔的干涉对中仍然保持较高的干涉相关性,把这些稳定的目标称之为永久散射体(PS,permanent Scatterers)。由于永久散射体可在很长时间间隔内保持高相干,并且在空间基线距超过临界基线距的情况下,也能够保持高相干性,这样便可充分利用长基线距的干涉图像对,最大限度地提高数据的利用率;因此,可找出研究区域内的PS点,通过对这些PS点进行时间序列分析,消除大气的影响,便能准确测量到PS点的形变量,从而监测到地面的运动,并精确地反映出所监测区域的相对位移。PSInSAR方法类似于控制测量,它通过点上的可靠信息获得整个区域的信息,即使整个研究区内不能形成干涉条纹,也能用PSInSAR方法探测地表的形变。
 
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